JPH09123440A - 液体インクプリンタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 単一パワーパルスで２個以上のノズルからイ
ンクを同時に噴出させるプリントヘッドを備えた液体イ
ンクプリンタを提供する。 【解決手段】 本発明の液体インクプリンタはプリント
ヘッドを有し、プリントヘッドは、距離ｓだけ離して配
置された中心をもつ複数のトランスジューサ７６及び複
数のノズル７４を有し、各トランスジューサが２個以上
のノズルと協同するように関連付けられている。液体イ
ンクプリンタは更に、複数の位置で液体インクを付着さ
せるように、記録媒体を横切って前記プリントヘッドを
移動させる手段を備えている。前記のインク付着位置
は、各トランスジューサと協働するように関連付けられ
たノズルの数で前記第１距離ｓを割った値の関数として
選定した距離だけ、相互に離れている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般には液体インク印
刷装置、より詳細には複数のノズルを有し、１個のパワ
ーパルスで２個以上のインク滴を同時に噴出するプリン
トヘッドを備えたインクジェットプリンタに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】プリンタは一般にパーソナルコンピュー
タなどのイメージ出力装置から受け取った情報を印刷す
る。この受け取った情報は一般にフルページビットマッ
プのようなラスター走査イメージの形をしているか、ま
たはページ記述言語で書かれたイメージの形をしてい
る。ラスター走査イメージは画素情報を表すビットから
成る一連の走査線で構成されており、各走査線は一行の
情報をページを横切って直線状に印刷するのに十分な情
報を含んでいる。プリンタは受け取ったビットマップ情
報を印刷することもできるし、あるいはページ記述言語
で書かれたイメージを、いったん画素情報から成るビッ
トマップへ変換したあと、印刷することもできる。

【０００３】プリンタで印刷されるビットマップは受け
取ったビットマップの解像度で印刷することができる。
プリンタは、さらに、受け取ったビットマップを修正し
て、受け取ったビットマップの解像度とは異なる解像度
で印刷することもできる。いずれにせよ、一般的には、
ほとんどの状況において、印刷された像の解像度が高け
れば高いほど、すなわち印刷された像の知覚される解像
度が高ければ高いほど、見る人はその像をよりすぐれて
いると受け取るであろうと思われる。従って、ほとんど
のプリンタ製造業者は、１インチ当たりより多くのイン
ク噴出ノズルをもつプリントヘッドを製造するか、また
は印刷アルゴリズムを用いて受け取ったビットマップを
操作すなわち変更して、より高い解像度の像の外観を人
工的に創り出すことによって、より高い解像度の像を印
刷しようと努力している。

【０００４】米国特許第４，７１４，９３４号は、走査
方向に対し傾斜した直線に沿って延びている複数の横に
並んだチャンバーを備え、バーコードを印刷できるイン
パルスインクジェット装置を開示している。各チャンバ
ーは走査方向に対し横に延びた直線に沿って配列された
複数のオリフィスを有する。１個のトランスジューサを
付勢すると、複数のオリフィスからインク滴が同時に噴
出して、バーコードと英数字が印刷される。

【０００５】米国特許第４，９０１，０９３号は、各チ
ャンバーが複数のオリフィスを有する１個またはそれ以
上のインクジェットチャンバーを使用して、バーコード
を印刷するインパルスインクジェット装置を開示してい
る。各チャンバーにはトランスジューサが結合されてお
り、トランスジューサは、付勢されると、チャンバー内
の複数のオリフィスのそれぞれからインク滴を噴出させ
る。

【０００６】米国特許第５，２５８，７７４号は、記録
媒体に対する走査方向に対し傾斜した直線に沿って延び
ている複数の横に並んだチャンバーを有するインパルス
インクジェット装置を開示している。各チャンバーは走
査方向に対し横に延びた直線に沿って配列された複数の
オリフィスと、各チャンバーのオリフィスから複数のイ
ンク滴を噴出させるトランスジューサを有する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、第１の態様と
して、液体インクを記録媒体に付着させる形式のプリン
タを提供する。プリンタは、プリントヘッドを有し、こ
のプリントヘッドは、中心間距離が第１の距離ｓである
複数のトランスジューサ及び複数のノズルを有し、各ト
ランスジューサが２個以上のノズルと協働するように関
連付けられている。プリンタは、また、複数の位置で液
体インクを付着させるように、記録媒体を横切って前記
プリントヘッドを移動させる手段を備えている。前記の
インク付着位置は、各トランスジューサと協働するよう
に関連付けられたノズルの数で前記第１距離ｓを割った
値の関数として選定した距離だけ、相互に離れている。

【０００８】本発明は、第２の態様として、記録媒体へ
インク滴を噴出させるトランジューサを含む液体インク
プリントヘッドで記録媒体に像を印刷する方法を提供す
る。本方法は、第１トランスジューサを付勢することに
よって、第１距離だけ離れた中心をもつ第１の複数のイ
ンク滴を同時に付着させ、次に、前記第１の複数のイン
ク滴から前記第１距離だけ間隔をおいて、第２の複数の
インク滴を同時に付着させることから成る。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は、キャリッジレール１６で
支持されたキャリッジ１４に取り付けられたプリントヘ
ッドカートリッジ１２を備えたインクジェットプリンタ
１０の部分斜視図である。プリントヘッドカートリッジ
１２は、サーマルインクジェットプリントヘッド２０へ
供給するインクが入ったハウジング１８を有する。プリ
ントヘッド２０は電気ケーブル２２を通じてプリンタ１
０のコントローラ２１から受け取った電気信号の制御の
下でインク滴を選択して噴出する。プリントヘッド２０
は、さらに、ハウジング１８からインク噴出器へインク
を通す複数のインクチャンネル（図示せず）を有する。
インク噴出器はオリフィスすなわちノズル（図示せず）
を通してインクを噴出する。印字している時、キャリッ
ジ１４はキャリッジレール１６に沿って矢印２４の方向
に前後に往復運動する、すなわち走査する。プリントヘ
ッドカートリッジ１２が記録媒体、例えば用紙またはス
ライドを横切って前後に往復運動すると、プリントヘッ
ドの複数のノズルのうち選択されたノズルから用紙２６
へ向けてインク滴が噴出される。インクを噴出するオリ
フィスすなわちノズルは、一般に、走査方向２４に対し
垂直な方向に直線状に配列されている。キャリッジ１４
の各走査サイクルすなわちパスの間、記録媒体２６は静
止位置に保持される。しかし、各サイクル（パス）が終
了すると、記録媒体はコントローラ２１の制御の下でス
テップ送り機構によって矢印２８の方向にステップ送り
される。プリントヘッドとその印字に関するより詳しい
説明は、米国特許第４，５７１，５９９号と米国特許再
発行明細書第３２，５７２号を参照されたい。

【００１０】汎用マイクロプロセッサのためのソフトウ
ェア命令を用いて、像形成、印刷、原稿と（または）用
紙の取扱い制御機能、および論理をプログラムし、実行
することは周知であり、今では珍しいことではない。こ
れは、種々の先行特許および市販の製品によって知るこ
とができる。上記のプログラミングすなわちソフトウェ
アは、もちろん、個々の機能、ソフトウェアの種類、お
よび使用するマイクロプロセッサまたは他のコンピュー
タシステムに従って変わるかも知れない、しかし、大げ
さな実験をしなくても、ここに記載したような機能的な
説明、またはソフトウェアやコンピュータ技術に関する
一般的な知識と共に、慣用されている機能の従来の知識
から入手できるであろうし、またプログラムすることも
容易であろう。それは、Ｃ＋＋のような、オブジェクト
指向ソフトウェアの開発環境を含むのが好ましい。代案
として、標準論理回路や、ＶＬＳＩ設計を使用する単一
チップを用いて、開示した装置または方法を部分的また
は全面的にハードウェアで具体化することもできる。

【００１１】キャリッジ１４は、結合されたベルト３８
によって走査方向に前後に動かされる。ベルト３８は回
転可能な第１および第２プーリ４０，４２によって駆動
される。その第１プーリ４０はインクジェットプリンタ
のコントローラ２１の制御の下で可逆モータ４４によっ
て駆動される。キャリッジ１４を移動させる歯付きベル
ト／プーリ方式のほかに、ケーブル／キャプスタン、リ
ードスクリュー、またはこの分野で知られている他の機
構を使用してキャリッジの運動を制御することも可能で
ある。

【００１２】キャリッジレール１６に沿ったキャリッジ
１４の運動と（または）位置を制御するために、プリン
タはエンコーダを備えている。エンコーダはパターン４
８内一連の基準マークを含むエンコーダストリップ４６
を有する。パターン４８はキャリッジ１４に取り付けた
センサ５０、例えばホトダイオード／光源によって検出
される。センサ５０はケーブル５２を通してパターン４
８の基準マークを表す電気信号をコントローラ２１へ送
る。

【００１３】図２は、プリントヘッドによって付着した
インク滴の位置を、この分野で知られているように１×
１のパターンで示す。プリントヘッドが、例えば、３０
０スポツト／インチ（ｓｐｉ）で印字するものである場
合、画素はサイズｓの正方形格子の上に置かれる。ここ
でｓは、一般に、略図で示すように、プリントヘッド上
のマーキング用トランスジューサまたはチャンネル（図
示せず）間の間隔である。ノズル６０（三角形で示す）
は、それぞれが１個のトランスジューサ５９に関連付け
られており、走査方向Ｘに記録媒体を横切って移動す
る。他のノズル形状、例えば丸い形に特徴がある等方性
エッチングによって、あるいは角張ったすなわち台形に
特徴があるプラズマエッチングによって作られた形状で
もよい。特定の中心間距離ｓ（ピッチとも呼ばれる）だ
け互いに間隔をおいて配置されたノズル６０は、格子上
にインクスポット６２を付着させる。インクスポット６
４は距離ｓだけ離れた画素中心を有する。インクノズル
６０は格子間隔ｓの約１．４１４（２の平方根）倍のス
ポット直径（ここでは距離ｄで示す）が生じるように設
計される。この距離ｄは、対角線上の隣接画素が接触す
るので、空間は完全にインクで満たされる。この結果、
１×１印字（例えば、３００×３００）の場合、用紙を
被覆するには、スポットの直径ｄを少なくとも１．４１
４ｓにする必要がある。しかし、実際問題として、用紙
を確実に完全にカバーするには、インクスポットすなわ
ち画素を１．４１４ｓより少し大きくするのがよい。

【００１４】図３は、プリントヘッドによって１×２パ
ターンで付着されたインク滴の位置を示す。この場合、
プリントヘッドは、図２に示したプリントヘッドと同じ
ピッチｓの複数のノズル６６を有する。しかし、図３で
は、プリントヘッドは３００×６００画素のアドレス指
定能力で印字している。これは、ノズル間隔がＹ方向に
３００ｓｐｉであるが、Ｘ方向すなわちキャリッジの走
査方向に６００ｓｐｉであることを意味する。走査方向
に６００ｓｐｉで印字するため、個々のインク滴７０の
画素中心６８間の距離ｑはｓ／２である。走査方向に６
００ｓｐｉ、すなわち一般的にはプリントヘッドのアド
レス指定能力の２倍の解像度で印字する場合は、スポッ
トサイズを１．１２ｓへ減らすことができる。この特別
なスポットサイズは２個の滴が必要であり、各滴は図２
に示したより大きな１×１インクスポット領域の半分を
少し越える領域を生み出す。滴のサイズと印字体系の関
係は以下の通りである。 １×１：１．１４² ＝２ １×２：２×（１．１２² ）＝２．５

【００１５】１×２アドレス指定能力の印字の場合に滴
の体積からスポットサイズへ変換するため一定厚さのモ
デルを仮定すると、完全にカバーするには１×１アドレ
ス指定能力の印字の場合より２５％多いインクが必要で
あろう。厳密な関係は、もちろん、特定のインクと被覆
される用紙またはスライドによって決まる。

【００１６】印字処理量は記録媒体に対するキャリッジ
速度Ｖと、プリントヘッドの有効印字長さＬに比例する
ので、液体インクプリンタの印字解像度を高める時は、
一定の折り合い（トレードオフ）がつけられる。ここ
で、印字長さＬ＝Ｎ×ｓ（Ｎ＝プリントヘッドのチャン
ネルの総数）であり、キャリッジ速度Ｖ＝ｆ×ｑ（ｆ＝
ノズル発射周波数、ｑ＝走査方向に沿った印字された画
素間の距離）である。最大発射周波数は、どのくらい迅
速にインクチャンネルにインクを再充填できるかかによ
って、またはどのくらい迅速にＮチャンネルのフルセッ
トを発射できるかによって制限されることがある。例え
ば、同時に発射されるチャンネルの数Ｍが４であり、発
射パルス幅Ｔが３マイクロ秒であり、パルス間のデッド
タイムが、０．２５マイクロ秒であれば、発射周波数の
上限は、４／（３．２５×Ｎ）になる。従って、解像度
を高めるとき（すなわち、ｓまたはｑを小さくすると
き）印字処理量を維持するには、Ｎと（または）ｆを大
きくしなければならない。ｆの上限が、複数ノズル発射
に渡るリプルの時間に起因する場合は、Ｍを増すか、ま
たはＴを減らさなければならない。より小さい滴の発生
は、より迅速な動作との相乗作用である。より短い（よ
り高い電圧）パルスはより小さい滴を発生し、１滴当た
りのインク量が少ないので、チャンネルはより迅速に再
充填される。代わりに、より小さい滴を生成する場合
は、より小さいヒーターを使用することができるので、
より多くのヒーターを同時に付勢することができる。

【００１７】走査方向に隣接する滴の中心間距離が狭く
なると、普通、チャンネル幅Ｗ（図２参照）も同様に狭
くなる。より高い解像度のプリントヘッドは、より多く
のドットを印字しなければならないので、印字処理量が
より低くなる傾向があるが、より迅速な再充填時間は、
処理量の落ち込みを最小にするのに役立つ。従って、１
×２印字方式 (scheme) の印字は１×１印字方式の印字
より長い時間がかかるが、１×２印字方式のより小さい
より多くの滴は３つの特有な仕方で画質を向上させるで
あろう。第１に、より小さいスポットはより小さい形状
的な特徴を適切に分解することができる。第２に、より
小さいスポツトは生成可能なグレースケールの品質を向
上させるであろう。その理由は、ハーフトーンの場合、
印字可能な最も明るいレベルと識別可能なグレースケー
ルの細かさは印字可能な最小スポットによって支配され
るからである。第３に、１／２画素間隔だけ離れた隣接
インク滴の大きな画素重複は同様にグレーレベルの数を
増すことができる。

【００１８】実際の１×２印字体系を印字するプリンタ
は上に述べた利点と欠点を有しているが、上記のプリン
タは、さらに１×１印字と比べると、２５％の追加イン
ク使用量を必要とするであろう。しかし、プリントヘッ
ドカートリッジ１２を備えた本発明のプリンタは、図４
に示すように、単一ヒーターの上に２個のノズルを配置
し、同時に２個の小さい滴を発生させることによって、
上述の必要な追加インク使用量を上手に取り返す。その
ために、プリントヘッドカートリッジ１２は複数のノズ
ル７４をもつプリントヘッド２０を含んでおり、２個の
ノズルが１個のヒーター７６と協働するように配置され
ている。１個のヒーター７６が、そのヒーターに接した
インクを蒸発させて２つのノズル７４からインクを同時
に噴出させる。

【００１９】インクジェットプリントヘッド２０（すな
わちプリントヘッドダイ）は、抵抗体ヒーターを含むト
ランスジューサ要素７７（すなわちヒーターダイ）とイ
ンクチャンネル要素７８（すなわちチャンネルダイ）か
ら成っている。チャンネルダイ７８は、ヒーターダイ７
７上に対応して配列されたトランスジューサへインクを
接触加熱させるためのインク導管すなわち液体チャンネ
ルの配列を有する。チャンネルダイ７８は、シリコン、
ガラス、プラスチック、またはインク導管を形成するこ
とが可能なその他の既知の材料で作ることができる。プ
リントヘッドダイ２０は、そのほかに、集積化したアド
レス指定用電子回路とドライバトランジスタを含む。

【００２０】３００〜６００チャンネル／インチ程度の
解像度をもつダイ組立体の製造の歩留りは非常に悪いの
で、１ダイ当たりのチャンネルの数は現在の技術的能力
の下では５０〜６００個が好ましい。サーマルインクジ
ェットノズルは一般に単一サイズのスポットすなわちド
ットを生成するので、高品質の印字は液体チャンネルと
対応するヒーターを３００〜１２００チャンネル／イン
チの程度またはそれ以上で製造することを要求してい
る。

【００２１】シリコンウェーハの上にチャンネルを製作
する方向依存性エッチング法の場合、チャンネルはチャ
ンネル幅の０．７０７倍の高さをもつ三角形の形に形成
される。シリコンを方向依存性エッチングする場合、標
準チャンネル幅は３００ｓｐｉ印字の場合で約６６μｍ
であり、６００ｓｐｉ印字の場合で５μｍである。

【００２２】図５に、図４のプリントヘッドで付着させ
た画素中心８２を持つ複数のインク滴８０を示す。距離
ｓだけ離して配置された中心をもつ単一ヒーター７６の
制御の下でノズルは２個ごとにインクを噴出するので、
印字体系は、真の１×２でなく、（１／２×２）×２印
字体系（本書では「見掛けの１×２印字」と呼ぶ）であ
る。トランスジューサの間隔はｓであるが、Ｘ方向すな
わち走査方向に隣接する滴の間隔（コントローラ２１で
制御される）は、単一トランスジューサの制御の下で同
時にインクを噴出するノズルの数でｓを割った値ｑの関
数として選定される。もし図２が３００×３００ｓｐｉ
を表していれば、図５は６００×６００ｓｐｉのべた領
域の範囲の外観を有する。しかし、実際には、この新し
い相対的配置は３００×６００ｓｐｉに近く、横長のス
ポット（少ないインク使用量およびグレースケールにつ
いて最適にされた一対のノズルの同時噴射によって形成
されたスポット）を有する。

【００２３】図５に示すように、ピッチｐは、２個の滴
がＹ方向に標準の６００ｓｐｉの間隔で置かれるように
選定してある。もしノズルサイズが２５μｍであれば、
ノズル間の間隔は約１７．５μｍである。この間隔は、
一対のノズルの一方のノズルの一方の縁から他方のノズ
ルの反対の縁までの距離を６７．５μｍであることを必
要とする。もう１つの例として、もしノズルサイズが３
０μｍであれば、隣接するノズルの間隔は１２．５μｍ
であり、向かい合った縁の間隔は７２．５μｍに等しい
であろう。この場合、完全にカバーするための全インク
使用量は： （１／２×２）×２：２×（２×０．７１² ）＝２ になる。この量は１×１印字の場合のインク使用量に匹
敵する。（１／２×２）×２画素の全面積は、真の１×
２画素よりかなり小さいことが判った。従って、印字可
能な最も明るいグレーレベルは、（１／２×２）×２設
計の場合、さらに改善される。加えて分配したインク流
のもつ利点が加わり、（１／２×２）×２のアドレス指
定能力で印字するように構成されたプリンタの場合、か
なりの処理量の増加を可能にできる。さらに、数個のノ
ズル群のバースト（その場合、各ノズル群は線の一区間
を印字する）で画素の１本の線を印字するプリントヘッ
ドにおいては、同時に付勢可能なヒーターの数の点で有
利である。これらの形式のプリントヘッドにおいては、
一般に、ノズル群はインク滴を順次発射し、ノズル群内
のノズルは同時にインク滴を発射する。詳細は米国特許
第５，３００，９６８号を参照されたい。かかるプリン
トヘッドにおいて、１プリントヘッドダイ当たり２５６
個のノズルを用いる真の６００×６００ｓｐｉ印字の場
合は、全２５６ノズルに渡ってリプルする（３．２５μ
秒のパルス間隔で）して、６ｋＨｚの発射周波数を達成
するために、８個の個別ヒーターが同時に付勢される。
しかし、本発明の場合は、２５６チャンネルに対し１２
８個のヒーターが存在するだけであるから、４個のヒー
ターを一度に付勢させるだけで済む。一度に付勢される
ヒーターが少なければ、プリントヘッド内の寄生抵抗に
よるヒーターダイ内の電圧降下が少ないので、同時に付
勢するヒーターは少ないほうが好ましい。それに加え
て、１ノズル当たりの噴出インク量が少ないので、ヒー
ターをより小形にすることができる。

【００２４】図６は、図４の線６−６に沿ったプリント
ヘッド２０の部分側面図である。プリントヘッド要素２
０は位置を合わせて結合されたトランスジューサ要素７
７とインクチャンネル要素７８を有する。プリントヘッ
ド要素２０はインクチャンネル要素７８に形成されたイ
ンク供給孔９４を通してインク供給源（図示せず）から
インクを受け取る。インクはインク供給孔９４を通って
インクリザーバ９６に入る。インクリザーバ９６には十
分な量のインクが入っており、インクは、矢印９７の方
向に一様に流れてインクピット９８を通り、インクチャ
ンネル１００を通り、インクチャンネル要素７８とトラ
ンスジューサ要素７７で形成された複数のノズル７６の
１つを通って出ていく。印字中、インクで満たされたヒ
ーターピット１０６の下に配置されたヒーター１０４は
その上のインクを蒸発させる。ピット壁１０７はインク
ピット９８からヒーターピット１０６を隔離している。
インクの蒸発によって生じた気泡はノズル７６から一定
量のインクを噴出させる。チャンネル１００からインク
が噴出されると直ちに、毛管作用でインクが再び矢印９
７の方向に流れて、次のインク噴出のためにチャンネル
１００とヒーターピット１０４に再び充満する。

【００２５】図７は、図４の線７−７に沿った本発明の
一実施例の部分平面図である。２つのインクチャンネル
１００はノズル７６で終わっている。各一対のインクチ
ャンネル１００は、それぞれ１つのヒーターピット１０
４に隣接して配置されている。インクリザーバ９６は、
前に述べたように、ノズルを通してインクを一様に噴出
させるためのインクを保持している。単一ヒーター１０
４は隣接するインクチャンネル１００Ａ，１００Ｂ内に
存在するインクを蒸発させる。ヒーターピット１０４、
従って個々のヒーターは第１ピッチの間隔で配置されて
いるが、インクチャンネル１００Ａ，１００Ｂは前記ヒ
ーターピッチ間隔の半分のピッチで、すなわち前記間隔
の２倍の周波数で配置されている。この特定の実施例で
は、インクチャンネルがバイパスピット９８まで延びて
いるので、インクはインクリザーバ９６と対応するイン
クチャンネルの間を流れることができる。このような構
成は、６００ｓｐｉのノズル間隔の場合、現在利用可能
なシリコンウェーハエッチング技術で可能である。しか
し、将来は、１２００ｓｐｉのノズル間隔、そしてその
半分のヒーター間隔についても可能であると考えられ
る。

【００２６】図８は、本発明のプリントヘッドのもう１
つの実施例の部分平面図である。しかし、図８では、複
数のチャンネルすなわちインクチャンネル１０６は標準
チャンネル幅、例えば３００ｓｐｉ印字の場合の幅であ
る。この構成では、各チャンネル１０６は単一ヒーター
ピット１０４とその関連ヒーターに直かに隣接して配置
されている。しかし、この実施例は、各インクチャンネ
ル１０６が分岐部分（第１分岐１０７Ａと第２分岐１０
７Ｂを有する）によって第１ノズル７６Ａと第２ノズル
７６Ｂに分かれている点で、図７の実施例とは異なる。
前記分岐部分は噴出端に２個の小さいノズルが生じるよ
うに、時間調整したＯＤＥエッチングによって二股に形
成されている。図８の実施例は、図７の実施例と同様
に、２個のノズルごとに１個のヒーター要素を有する
が、この特殊な構成は１チャンネルごとに１個のヒータ
ー要素を有する点が異なる。

【００２７】図９は、図６に示したようにインクピット
からヒーターピットを隔てるピット壁１０７を有してい
ない本発明の第３の実施例である。従って、図９の実施
例はインクリザーバ９６からヒーター要素へ直かにイン
クを流すことができる単一バイパスピット１１０を有す
る。例えば６００ｓｐｉの間隔で配置された複数の個別
チャンネル１１２はバイパスピット１１０によって連絡
チャンネル１１４へ作用上連絡されている。使用した特
定インクおよび印字条件の要求範囲について、滴速度、
滴容積、および再充填周波数などの噴射パラメータが最
適化されるように、上記の構成を最適化することができ
るであろう。

【００２８】図１０は、３００ｓｐｉの間隔で配置され
たノズルをもつプリントヘッドのノズル開口に関して、
本発明に従ってシリコンにチャンネルをエッチングする
ことによって形成された個々のノズルの前面図を示す。
チャンネル間距離ａは約１７μｍであり、チャンネル幅
ｂは２５μｍである。より大きなノズル開口とより小さ
いノズル開口のサイズを示すために、３００ｓｐｉのチ
ャンネルノズル１１６の外形を点線で示してある。図１
０は、さらに、図８の実施例の前面図を表していると理
解することができる。この場合、点線は２個のノズル７
６へ通じているチャンネル１０６を表す。

【００２９】以上説明した実施例は、一般に、ヒーター
群を順次付勢して線形ノズルアレイの端から端までイン
クを噴出させるので、プリントヘッドを走査方向に対し
少し傾斜させなければならない。プリントヘツドが適正
に通過するように縫合するために、１×２印字の場合の
プリントヘッドの傾斜は１／２画素にしなければならな
い。プリントヘッドを１／２画素だけ傾斜させてイメー
ジを印字することは可能であるが、ノズル群を順次発射
することは、完全にカバーする印字の場合は独特の難し
さがある。例えば、ノズルから噴出されるインクの相互
作用によって、装置を動作できる周波数が制限される。
そのほかに、あるインク配合の場合は、一緒に発射され
た隣接画素からの個々のインク滴が重複すると、乾燥の
ための時間が十分にないために、用紙のカールとインク
のにじみが増加する。考えられる解決策として、１つお
きのノズルから同時にインクを噴出させる方法がある。
しかし、１つおきのノズルを同時に発射させても、必ず
しもインクの流れの相互作用の問題は解決しない。もう
１つの考えられる解決策はノズル群を発射する順序を変
更し、それに対応してプリントヘッドの傾斜を変える方
法である。

【００３０】１つの可能性は、プリントヘッドの最上部
分の第１ノズル群からインクを噴出させ、続いてプリン
トヘッドを１／２画素の代わりに１画素だけ傾斜させる
ことによって、プリントヘッドの丁度半分過ぎた位置の
第２ノズル群からインクを噴出させる方法である。第２
ノズル群によって付着されたスポットは第１ノズル群に
よって付着されたスポットから１／２画素だけ自動的に
ずれている。これら２つのノズル群がインクを噴出した
後、プリントヘッドの上半分から第２ノズル群がインク
を噴出し、続いてプリントヘッドの下半分から第２ノズ
ル群がインクを噴出する。そのあと、プリントヘッドの
上半分と下半分からノズル群が交互にインクを噴出す
る。プリントヘッドをより大きく傾斜させれば、発射パ
ターンをより大きく分布させることができる。そのほか
に、広く離れたノズルを同時に発射させる別の方式も可
能である。例えば、２５６個のノズルをもつプリントヘ
ッドの場合は、ノズル１，３３，６５，９７，１２９，
１６１，１９３，及び２２５が最初に発射されるよう
に、３２番目ごとのノズルが発射される。第２印字サイ
クルでは、ノズル２，３４，６６，９８，１３０，１６
２，１９４，および２２６が発射される。このような印
字体系では、プリントヘッドの傾斜は４画素にすべきで
ある。その時は、ノズル１は中心が１×２画素の位置に
あって、ノズル３３はそこから１／２画素だけずれてお
り、ノズル６５は１画素だけずれており、ノズル９７は
１×（１／２）だけずれており、以下同様して、ノズル
２２６は３×（１／２）だけずれいているであろう。従
って、すべての画素は自動的に１×２格子上に整列す
る。このような印字体系はシステムのすみからすみまで
最適に分布したインクの流れを有する。

【００３１】そのほかに、プリントヘッドの１回通過
（すなわち１パス）ではなく、２回通過すなわち２パス
でイメージを印字することができる。２パス印字体系の
幾つかの利点として、パスの間にインクを乾燥できるこ
と、１つおきのノズルを同時に発射させること、隣接す
るスポットをプリントヘッドの異なる部分で印字するこ
とによってプリントヘッドによる折り重なり（signatur
s) を隠すこと、及び単一パスにおけるインク節約ドラ
フト印字モードを印字できることが挙げられる。各パス
において、奇数ノズルと偶数ノズルを別個に発射し、そ
れらの発射順序を制御することによって、奇数画素と偶
数画素は走査方向に１／２画素だけ離れた中心に置かれ
る。例えば、第１パス（８個のノズルを同時に発射させ
ることができる）では、奇数ノズル群（例えば、１，
３，５，．．）がプリントヘッドの上部から出発して発
射され、次に第２奇数ノズル群（１７，１９，．．３
１）が発射され、同様にして下部へ進む。この印字体系
の印字は、全奇数ノズルについて印字サイクル時間の半
分の時間で終わる。奇数ノズルが印字されると直ちに、
偶数ノズル（２，４，．．１６）がプリントヘッドの上
部から出発して発射され、下部へ進む。もし用紙を横切
るプリントヘッドの速度が印字サイクル当たり１画素で
あれば、奇数ノズルは１×１画素位置に置かれ、偶数ノ
ズルは１／２画素だけずらせた１／２画素位置に置かれ
るであろう。第２パスでは、最初に偶数ノズルが発射さ
れ、続いて奇数ノズルが発射される。偶数ノズルは１×
１画素位置にあり、偶数ノズルは１×２画素位置にある
であろう。滴の正しい配置を維持するために、プリント
ヘッドは１／２画素だけ傾斜させるべきである。

【００３２】図１１は、真の１×２印字体系の場合の２
パス印字体系を示す。プリントヘッドの単一パス１２０
は、最少の画素重複で、記録媒体のインク被覆をかなり
高くすることが可能であり、従ってすぐれたインク節約
ドラフト印字モードを行うことを示す。第２パスが完了
したとき、２パス印字体系１２２は、完全にカバーされ
たことを示す。図１２に詳しく示すように、１トランス
ジューサ当たり２個のノズルをもつ本発明のプリントヘ
ッドは、プリントヘッドの第１パス印字１２４におい
て、奇数番号の縦列の奇数番号のトランスジューサと、
偶数番号の縦列の偶数番号のトランスジューサとを付勢
させることによって、インク滴を付着させる。プリント
ヘッドの第２パスは、奇数番号の縦列の偶数番号のトラ
ンスジューサと偶数番号の縦列の奇数番号のトランスジ
ューサを発射してインク滴を付着させることによって完
全に被覆された印字が得られる。またインク節約ドラフ
トモード印字の場合は、第１パス１２４のみを印字する
ことも可能である。

【００３３】本発明を１ヒーター当たり２個のノズルを
使用するとして説明したが、本発明はそれに限定され
ず、１ヒーター当たり任意の複数（Ｎ）のノズルを有す
ることかできる。例えば、例えば、図１３に示すよう
に、４個の個別ノズル１３０は、単一トランスジューサ
１３２の制御の下で同時にインクを噴出し、１×４アド
レス指定能力をもつイメージを印字する。各４ノズル群
は、１個のヒーターが発射されると、１個の滴（部分画
素として知られる）を生成する。その結果は背の高い幅
の狭い画素１３４であり、この画素１３４を標準サイズ
の通常の単一画素１３６の領域に１つ、２つ、３つまた
は４つ付着させることができる。従って、通常の印字が
２つのグレーレベルだけであるのに対し、４ノズル／ヒ
ーターは、白を含む５つの異なるグレーレベルを生成す
ることができる。さらに、最も明るいグレーレベルは、
純粋に２値の場合の最も明るいレベルの１／４以下であ
る。もう１つの利点は、１個の大きな単一滴を生成する
ために多数の小滴が生成されるから、インクが既に用紙
上に展開されているので、全インク使用量がべた黒の場
合より少ないことである。

【００３４】図１４に示すように、詳細には、ジグザグ
配置の複数の小孔１４２をもつオリフィス板１４０を単
一チャンネル１４４の上面に置けば、滴を一直線に配列
する必要はない。オリフィス板１４０の個々の小孔は、
直線１４６のそばに距離ｓを８で割った距離をおいてジ
グザグに配置されている。ノズルをジグザグに配置して
１パス印字体系で印字することによって、完全被覆に必
要なインクは約１／３だけ減少する。

【００３５】

【発明の効果】簡単に述べると、改善された解像度と追
加されたグレースケールレベルをもつイメージを印字す
る液体インクプリンタについて説明した。解像度は改善
されたが、本発明に従ってイメージを印字するのに必要
なインク量は、同じ形式の低解像度のプリンタの場合に
必要なインク量と同じである。従って、本発明に従っ
て、前に述べた目標と利点を完全に満たす見掛けの１×
Ｎ液体インクプリンタが提供されたことは明らかであ
る。本発明をその特定の実施例について説明したが、こ
の分野の専門家が多くの代替物、修正物、および均等物
を思いつくことは明らかである。例えば、本発明は、走
査型液体インクプリンタに限定されず、可動プリントバ
ーまたは通過する記録媒体にインクを付着させる静止プ
リントバーを有するページ幅プリンタも含む。同様に、
本発明はサイドシュータ型プリントヘッドに限定され
ず、ルーフシュータ型プリントヘッドも含む。さらに、
本発明は単一プリントヘッドの中に、またはプリントヘ
ッドカートリッジの中に、さまざまなチャンネル／ノズ
ル構成を有するプリントヘッドを含む。例えば、単一プ
リントヘッドカートリッジは、それぞれが１チャンネル
当たり１個のノズルをもつ最初の８チャンネル、それぞ
れが１チャンネル当たり２個のノズルをもつ２番目の８
チャンネル、およびそれぞれが１チャンネル当たり４個
のノズルをもつ３番目の８チャンネルを有することもで
きるであろう。そのようなプリントヘッドカートリッジ
は、１種類のチャンネル／ノズル構成のみをもつプリン
トヘッドカートリッジよりも広範囲のグレースケールを
有する。従って、本発明は、特許請求の範囲に記載した
発明の精神および広義の範囲に入るすべての代替物、修
正物、および均等物を包含するものとする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を組み入れたインクジェットプリンタの
部分斜視図である。

【図２】プリントヘッドで１×１パターンに付着したイ
ンク滴位置を示す図である。

【図３】プリントヘッドで１×２パターンに付着したイ
ンク滴位置を示す図である。

【図４】本発明に係る、インク噴出ノズルとヒーターを
含むインクジェットプリントヘッドを備えたインクジェ
ットプリントヘッドカートリッジの斜視図である。

【図５】本発明のプリンタで付着させたインク滴の位置
を示す図である。

【図６】図４の線６−６に沿ったプリンタヘッドの部分
断面図である。

【図７】図４の線７−７に沿ったプリンタヘッドの部分
断面図である。

【図８】本発明のプリントヘッドの第２の実施例の部分
平面図である。

【図９】本発明のプリントヘッドの第３の実施例の部分
平面図である。

【図１０】本発明のノズルの部分正面図である。

【図１１】２パスで１×１パターンを印字するプリント
ヘッドで付着させたインク滴の位置を示す図である。

【図１２】２パスで１×２パターンを印字する本発明の
プリントヘッドで付着させたインク滴の位置を示す図で
ある。

【図１３】１×４パターンを印字するプリントヘッドで
付着させたインク滴の位置を示す図である。

【図１４】ノズルアレイがジグザグに配置されたオリフ
ィス板を有するプリントヘッドで付着させたインク滴の
位置を示す図である。

【符号の説明】

１０ インクジェットプリンタ １２ プリントヘッドカートリッジ １４ キャリッジ １６ キャリッジレール １８ ハウジング ２０ サーマルインクジェットプリントヘッド ２１ コントローラ ２２ 電気ケーブル ２４ 走査方向 ２６ 記録媒体 ２８ ステップ送り方向 ３８ ベルト ４０，４２ プーリ ４４ 可逆モータ ４６ エンコーダストリップ ４８ 基準マークパターン ５０ センサ ５２ ケーブル ５９ トランスジューサ ６０ ノズル ６２ インクスポット ６４ 画素中心 ６６ ノズル ６８ 画素中心 ７０ インクスポット ７４ ノズル ７６ ヒータ ７７ トランスジューサ要素 ７８ インクチャンネル要素 ８０ インクスポット ８２ 画素中心 ９４ インク供給孔 ９６ インクリザーバ ９７ インクの流れる方向 ９８ インクピット １００ チャンネル １０４ ヒーター １０６ ヒーターピット １０７ ピット壁 １１０ バイパスピット １１２ ノズル １１４ 連絡チャンネル １１６ チャンネル １２０ 単一パス印字 １２２ ２パス印字体系 １２４ 第１パス印字 １２６ 完全にカバーした印字 １３０ ノズル １３２ トランスジューサ １３４ 背の高い狭い幅の画素 １３６ 標準サイズの通常の単一画素 １４０ オリフィス板 １４２ ジグザグ配置の小孔 １４４ チャンネル １４６ 直線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 トーマス エイ テリアー アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14590 ウォコット パインウッド ドライヴ 133 (72)発明者 ゲアリー エイ クニーゼル アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14580 ウェブスター ウッダード ロード 1819 (72)発明者 スティーヴン ジェイ ハーリントン アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14470 ホーリイ サウス メイン ストリート 76 (72)発明者 ジェイムズ エフ オニール アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14526 ペンフィールド パイン ブルック サ ークル 60 (72)発明者 ナラヤン ヴィ デシュパンド アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14526 ペンフィールド ハイリッジ ドライヴ 101 (72)発明者 ピーター エイ トーペイ アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14580 ウェブスター マウント ビュー クレ ッセント ９

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体インクを記録媒体に付着させる形式
   のプリンタにおいて、 中心間距離が第１の距離ｓである複数のトランスジュー
   サ及び複数のノズルを有し、各トランスジューサが２個
   以上のノズルと協働するように関連付けられているプリ
   ントヘッドと、 複数の位置で液体インクを付着させるように、記録媒体
   を横切って前記プリントヘッドを移動させる手段とを備
   え、前記インク付着位置は、各トランスジューサと協働
   するように関連付けられたノズルの数で前記第１距離ｓ
   を割った値の関数として選定した距離だけ、相互に離れ
   ていることを特徴とするプリンタ。
2. 【請求項２】 インク滴を記録媒体へ噴出させるトラン
   スジューサをもつ液体インクプリントヘッドを用いて記
   録媒体に像を印刷する方法において、 第１のトランスジューサを付勢することによって、第１
   の距離だけ離れた中心をもつ第１の複数のインク滴を同
   時に付着させ、 前記第１の複数のインク滴から前記第１距離だけ間隔を
   おいて、第２の複数のインク滴を同時に付着させること
   から成ることを特徴とする方法。